专利名称：：用于磁盘驱动器的改良的吸附制品的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于过滤、吸附或去除磁盘驱动器上的污染物的装置。
背景技术：
：许多包含敏感器件或设备的闭合件必须维持非常干净的环境以正常运行。例子包括含对可能干扰机械或电子运行的微粒和气态污染物敏感的感光表面或电子连接器的闭合件；数据记录装置，例如对颗粒、有机物蒸气、湿气和腐蚀性蒸气敏感的计算机硬盘驱动器；和电子控制盒，例如对湿气累积和腐蚀以及液体和蒸气污染物敏感的汽车中使用的电子控制盒。这些闭合件(后文统称为"磁盘驱动器")中的污染物来源于闭合件的内部和外部。例如，对于计算机硬盘驱动器，损坏可能是外部污染物以及内部元件产气和产生颗粒导致的结果。磁盘驱动器对湿度变化敏感。湿度低是有问题的，因为这样会增加静电或降低润滑剂效力、厚度或功能。但是，高湿度可能促进腐蚀和润滑剂溶胀。磁盘介质的保护层越来越薄，使得腐蚀风险不断增加。垂直记录介质的金属薄层即使在中等湿度条件下也易发生腐蚀。与有机物或酸气污染物相比，湿度问题需要明显更大的吸附剂体积来保护磁盘，因为湿气浓度比有机物或其他气体浓度明显更高。因此，免于湿度波动影响的驱动器需要显著量的吸附剂。在感兴趣的适当相对湿度范围内发挥作用的吸附剂是关键。除防潮外，还必须保护磁盘驱动器免受周围环境中的大量其他污染物的干扰。对于可能不用于典型数据处理环境的小型到中型计算机系统中使用的驱动器是如此，对于可移动、可便携的驱动器尤其是如此。这些应用的例子包括个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)插槽、音乐设备、汽车导航应用以及手机中使用的磁盘驱动器。每种新的消费应用带来其自身条件组合，磁盘驱动器需要能够在该条件组合下运行。吸附剂的一些性能要求常常冲突。一种要求是吸附相对高容量的低浓度有机物蒸气。另一种要求是维持驱动器内的高湿气容量以防止凝结。第三种要求是控制或缓冲驱动器内的相对湿度。第四种要求是控制驱动器内的酸气以尽可能减少腐蚀。有机物蒸气必须保持在非常低的水平。驱动器内污染物的浓度常常等于或低于1ppb。吸附剂必须在污染物凝结到磁头或磁盘上而导致驱动器故障之前吸附污染物。通常，具有高表面积和大微孔百分比的吸附剂最适合这些应用。在中等到高相对湿度水平下，湿度控制尤其重要。驱动器必须不能太干，因为一定的湿度常常是驱动器内实现最佳润滑效果所需的。在高RH条件下运行时，凝结会严重腐蚀并损坏驱动器。95%RH下具有高容量，85%RH到95。/。RH之间具有斜率上升等温线的吸附剂是尤其优选的。通常，具有高孔体积的吸附剂最适合高终点湿气容量，但这些吸附剂表面积较低且微孔百分比较小。因此，这些吸附剂在低到中等RH的湿气容量下有效性较低。超过45%RH湿度时磁头和磁盘元件可能开始腐蚀。因此，为了在驱动器储存和运输期间实现良好保护，需要25%RH到45%RH之间的大湿气容量。此外，显著湿气容量使吸附剂能够在循环打开/关闭期间缓冲驱动器，同时在RH的不同极点下运行。对于在中等RH范围内进行吸附，需要低RH范围内不太容易吸附湿气但在中等RH范围内的确能吸附湿气的吸附剂。已知的用于磁盘驱动器的活性碳通常不能满足这些要求。一些磁盘驱动器内使用硅胶以助于吸附和缓冲湿气，但硅胶吸附剂也存在一些问题。首先，虽然硅胶在低于25MRH下具有显著的湿气吸附容量，并且在25%RH到45%RH之间吸附容量中等，但是RH超过45%时硅胶吸附容量极小。将磁盘从热环境取出置于冷环境时防止凝结条件的缓冲作用非常小。而且，硅胶是非常硬的材料，如果接触磁头或磁盘可能导致严重损坏。提升总的吸附性能使得能够在磁盘驱动器中使用较少的吸附剂以获得所需的吸附容量。在空间极端有限的情况下，降低吸附剂体积在硬盘驱动器中是非常重要的。因此，需要克服上述限制的改良的吸附滤器，在中等RH条件下(25%-45%朋)改善湿气控制，同时维持良好的有机物、酸气和高端RH控制。发明概述一方面，提供了包含具有官能性端基的碳吸附剂的用于磁盘驱动器的吸附制品。官能性端基含氧，使得碳吸附剂包含至少约13.5重量％的氧。优选地，碳吸附剂包含至少15,0重量％的氧。官能性端基可包括羧基、羰基、羧酸、酚、醌、醚、酸酐和内酯。优选地，官能性端基共价结合于碳吸附剂，使得该端基赋予碳吸附剂以新的化学官能性。吸附制品可以是片状、填充带吸附剂嵌合织物、吸附剂珠粒或吸附剂细粒的形式。另一方面，用于磁盘驱动器的吸附制品包含具有官能性端基的碳吸附剂，所述官能性端基含有约6.0%的氮、硫、磷、溴、氯或氟。优选地，官能性端基包含胺、磷酸盐/酯、硫酸盐/酯、氯化物或氟化物。又一方面，用于磁盘驱动器的吸附制品包含碳吸附剂，根据勃姆(Boehm)滴定确定所述碳吸附剂的总酸度大于约40毫当量/100克。优选地，勃姆滴定确定，碳吸附剂的总酸度超过50毫当量/100克，更优选碳吸附剂的总酸度超过70毫当量/100克，最优选碳吸附剂的总酸度超过90毫当量/100克。又一方面，用于磁盘驱动器的吸附装置包含被适配成在超过14%的中等RH下具有一定湿气容量的碳吸附剂。优选地，碳吸附剂被适配成在超过17%的中等RH下具有一定湿气容量。更优选地，碳吸附剂被适配成在超过20%的中等RH下具有一定湿气容量。又一方面，提供了用于磁盘驱动器的吸附装置，其中所述吸附剂包含被适配成能够吸附湿气的碳吸附剂，使得所述吸附装置在中等RH下每立方厘米吸附装置能够吸附至少0.08克水。优选地，吸附装置在中等RH下每立方厘米吸附装置能够吸附至少0.10克水。又一方面，用于磁盘驱动器的吸附剂包含碳吸附剂，所述碳吸附剂被适配成在中等RH下湿气容量大于14%，TMP容量大于约17.5重量％。附图简要说明结合附图，通过以下说明，本发明的操作和使用将变得显而易见。图1是吸附组件中采用带形或片状的已官能化吸附剂的过滤单元的第一种实施方式的截面图。图2是吸附通气滤器中采用带形或片状的巳官能化吸附剂的第一种实施方式的截面图。图3A是吸附盒中釆用带形、片状或微粒形式的已官能化吸附剂的第三种实施方式的截面图。图3B是吸附通气盒中采用带形、片状或微粒形式的已官能化吸附剂的第三种实施方式的截面图。图4A和4B分别是吸附再循环滤器中采用带形、片状或微粒形式的已官能化吸附剂的第四种实施方式的俯视图和截面图。图5显示了本发明一种实施方式可以在其中定位的硬盘驱动器的截面草图。图6显示了测试实施例中使用的水蒸气重量吸附/解吸分析仪的示意图。图7显示了测试实施例中使用的有机物蒸气重量吸附测量系统的示意图。发明详述本发明提供了磁盘驱动器滤器，该磁盘驱动器滤器带有能够在25%-45%相对湿度的条件下改善性能的吸附剂。如本文所用，25%-45%相对湿度称为"中等RH"。所述吸附剂在中等RH中性能良好，在超过85%RH以及有机物和酸气保护时不会丧失吸附性能。大多数活性碳吸附剂在低于45%RH时具有低湿气容量。换言之，该范围内活性剂的表面是疏水的。这种疏水性降低活性碳在45。%RH以下的湿气吸附容量。通过为活性碳提供亲水性较高的表面，改善其在中等RH时的湿气吸附。亲水性表面可通过处理活性碳以产生官能性端基而获得。也可以通过选择合适的前体材料以及处理、碳化和活化工艺来制备亲水性的活性碳。为制备亲水性较高的活性碳表面，可在活性碳表面加入官能性端基。表面化学加入诸如氧、氮、溴、氯、氟和磷等原子或其他极性分子可改变碳表面对湿气的亲合性。这些原子可以类似于以下有机物质的基团形式固定于碳基质如羧基、羰基、酚、酮、胺、磷酸盐/酯、羧酸、醌、酸酐、酯、内酯和其他这种化合物。可用各种化合物处理碳而将这些基团加入活性碳。例如，通过浸渍到含有例如过硫酸铵的化学溶液中来处理碳。或者，可用诸如过氧化物等其他化学物质处理碳。用诸如臭氧、过硫酸钠或硝酸等其他化学物质处理也可将官能团附加于碳。这些处理打断一些碳碳键并代入共价结合于碳表面的官能团。经处理在碳表面提供官能性端基后，可对碳吸附剂进行盐处理以改善酸气吸附容量。所得碳是在整个RH谱范围内具有优良湿气容量但在中等RH范围内具有独特的高湿气容量的已官能化碳吸附剂。而且，低浓度有机物容量和酸气容量不受影响。活性碳表面上的官能性端基可以多种方式测量，包括元素分析、勃姆滴定、反相气相色谱和程序升温解吸("TPD")。这些确定官能性端基存在和含量的示例性方法绝非限制性的。不论如何进行分析，都应在分析前用去离子水洗涤活性碳并干燥，以洗去表面盐分和其他非共价结合的处理剂以确保准确碳重量。可通过许多方法进行元素分析，包括例如在惰性气氛中热解碳并研究除碳以外的元素种类。元素种类的存在及含量表示活性碳上的官能团。用于定量官能性端基的另一种方法是勃姆滴定。勃姆滴定由Salame和Bandosz在"ExperimentalStudyofWaterAdsorptiononActivatedCarbon(、活'性碳的水吸附实验研究)"，LANGMUIR^第15巻，第2期，(1999)第587-593页中大致描述。确定碳表面官能性端基含量的另一种方法是反相气相色谱，如Bendosz,Jagiello禾卩Schwarz在题为"ComparisonOfMethodsToAssessSurfaceAcidicGroupsOnActivatedCarbon(评价活性碳表面酸性基团的方法的比较)"ANALYTICALCHEMISTRY,第64巻，第8期，(1992)第891-895页的论文中简要描述。另一种定量官能团的方法是TPD。该方法由Figueiredo,Pereira，Freitas和6r伤o在"ModificationOfTheSurfaceChemistryOfActivatedCarbons(活性碳表面化学的修饰)"CARBON,第37巻(1999),第1379-1389页中讨论。在TPD中，某些官能性表面基团如羧基、内酯基团、酚基团、羰基、酸酐基团、醚基团和醌基团与分解成CO和C02相关。分解期间CO和C02的释放表明这些官能性端基的存在。吸附剂可结合到用于各种物理形式的磁盘驱动器的滤器中。例子包括填充带，例如授权于Mortimer,Jr.的美国专利4,985,296所述的结构，吸附剂负载材料如非织造织物，片状，或者粉末或微粒形式。填充带结构或巻形物品("成巻制品")能有利地适用于具有高容量输出的高速旋转冲切设备。本发明可结合到许多不同的吸附滤器结构中，例如吸附通气滤器(有或没有结合的扩散管)，吸附组件，吸附再循环滤器，吸附盒，吸附通气盒，Gore-SorberTM模块，或磁盘驱动器内任何其他含吸附剂的滤器结构。滤器可安装到驱动器内或者安装到驱动器外，具有经驱动器外壳中的开口进入驱动器内部的通路。通过结合增加颗粒过滤功能的过滤层，可以将采用本文所述的吸附剂的滤器制成多功能滤器。多功能滤器过滤经活性通气滤器节进入的空气以及围绕驱动器内循环或再循环的空气。采用本发明吸附剂的滤器的例子并不限于图1-4所示，但是图1-4可用于说明采用本发明吸附剂的滤器的例子。图1显示了滤器的截面图。滤器10包括形成吸附芯12的吸附剂材料或吸附剂填充带。层13可以是粘合剂，它可以是粘合剂层或是在载体两侧包含两个粘合剂层的双侧粘合剂层。层11通常是过滤层，用于将吸附剂包含在滤器内或者滤器11和粘合剂13的层内。粘合剂层13还可用于将滤器粘合或固定到驱动器壳14的表面。过滤层11可包括允许蒸气污染物扩散通过到达吸附剂介质，同时将吸附剂材料彻底保留在其内部的任何多孔材料。本领域技术人员可根据所选的吸附剂类型和形式选择合适的滤器材料。合适的过滤层材料可包括聚合物非脱落型滤纸或叠层过滤材料，聚丙烯多孔膜，尼龙，聚碳酸酯和聚酯的复合物，混合的纤维素酯，纤维素三乙酸酯，或它们的多孔叠层。此外也可使用其他过滤材料。可有利地使用PTFE膜过滤材料覆盖吸附剂材料，用作滤膜。如Gore的9美国专利3,953,566所述(纳入本文作为参考)，PTFE提供许多工艺优点，例如在极薄尺寸时可成形同时保持粘连且无针孔。PTFE可制成大宽度，经切开或挤压形成所需宽度。这种PTFE膜过滤材料在粒径0.3微米颗粒尺寸时可实现99.97%的过滤效率，0.5英寸(1.27厘米)水压时的渗透性或表面速率为7英尺/分钟(3.56厘米/秒)。合适的膜过滤材料以滤器成品形式购自WL戈尔联合有限公司(W.L.GoreandAssociates,Inc.)。许多其他PTFE膜还具有供选择的各种孔隙率、过滤效率、水蒸气传输速率、耐久性、顺应性、厚度和其他特征。滤器中的微粒、产气和非挥发性残留可非常低，这取决于材料结构和滤器制造防范措施。可将各元件加热至所用材料的温度极限以去除其他污染物。优选PTFE，因为其耐热性高。另一种优选的包封吸附层的PTFE膜过滤介质是根据授权于Bacino等的美国专利4,902,423(纳入本文作为参考)制备的膨胀型PTFE膜层。该过滤介质具有一些优点。最显著地，该过滤介质可制成非常高的渗透性，10.5英尺/分钟(3.2米/分钟)时气流阻力小于0.5mmH2O柱，同时将吸附剂微粒保留在滤器内。这种高度膨胀型膜的颗粒过滤效率也非常好(例如，0.3Hm时超过55%)，在保留吸附剂的同时提供优良的颗粒过滤效果。使用这种膜的另一价值在于，它可以制造得极薄，可能不到0.001"(0.025mm)。在非常小的装置中需要滤器时这显得尤其重要。过滤介质可得到织造、非织造、或膨胀型多孔材料(例如聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺等)的层的结构支撑。如果使用支撑层，则优选的支撑层是Reemay2014聚酯非织造织物，1.0oz/yd2，购自田纳西州老希柯利的雷麦有限公司(Reemay,Inc.,OldHickory,Tennessee)。使用这种膜或叠层可在滤器的吸附功能中增加颗粒过滤功能。另一种优选的覆盖或包封吸附层并且更加适用于再循环滤器的实施方式的过滤介质，是以商品名GORE-TRET⑧再循环滤器、以成品滤器形式购自WL戈尔联合有限公司的静电摩擦驻极体材料的层。该介质的优点在于，非常有效(例如，0.3微米时超过90%)，且渗透性非常高(10.5fpm或3.2米/分钟时小于1mmH20柱)。用去离子水洗漆时该介质暂时丧失其电荷，但是由于不同电荷纤维混合物的摩擦电作用在干燥后重新获得电荷。也可使用其他过滤材料。例如，具有高效率和低气流阻力的其他驻极体或其他摩擦驻极体材料。也可使用其他滤纸或滤膜，例如聚丙烯膜或浇铸聚合物膜，或一些过滤材料的组合。也可增加保护性外层以改善滤器的耐久性，包含从摩擦驻极体类型的过滤介质或膜过滤介质的滤器支撑介质伸出的任何纤维。这种保护层可包括挤压或膨胀的塑料材料，例如聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚酯等。可使用其他外层如点粘结非织造织物、纺丝粘结非织造织物、或其他非织造织物作为保护性外层或含纤维层。含有吸附剂的吸附芯12可包括任何数量的各种形式，包括疏松装填的颗粒，到填充或高度填充的多孔材料或片状。本文所用术语"吸附剂"或"吸着剂"表示包括能够去除周围空气中的污染物的任何材料，不论是通过吸收过程、吸附过程或其他方式。疏松装填的颗粒形成的吸附芯优选包含将颗粒保持在一起的粘结剂。合适的粘结剂包括但不限于氟化乙烯丙烯(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、羟丙基纤维素、丙烯酸类以及本领域公知的其他常用的粘结剂。或者，吸附芯可包含一个或多个吸附剂或吸附剂填充的材料(例如空隙空间中填充有吸附剂的多孔聚合物材料的支架)的层。其他合适的吸附芯结构包括浸渍了吸附剂的织造或非织造材料，例如纤维素或聚合物非织造材料，可包括胶乳或其他粘结剂，以及吸附剂的多孔铸件和聚合物或陶瓷的填充剂。吸附芯也可由碳化纤维或碳化织造纤维构成，例如来自KA有限公司(KynolAmerica,Inc.)等供应商的诺瓦罗(novaloid)织造活化产品。此外，它们可以是碳化毡或可制成活性吸附剂形式的其他材料。吸附芯可包括单独一种颗粒吸附剂或可包括不同类型的吸附剂的混合物。吸附芯也可包含一层或多层存在于稀洋纱上的吸附剂珠粒或颗粒，或者可以是吸附剂材料和粘结剂的片。这种负载或嵌合了吸附剂的织物和材料容易制成每立方厘米吸附剂材料中吸附剂超过0.15g的吸附剂密度。吸附芯12优选的实施方式采用填充了吸附剂的PTFE片材，其中吸附剂颗粒俘获在PTFE结构内，如授于Mortimer,Jr.的美国专利4,985,296所述(纳入本文作为参考)。理想情况下，颗粒以多模态(例如，双模态或三模态)方式装填，不同尺寸的颗粒相互散布以填充尽可能多的颗粒间的空隙空间，而使吸附芯中包含的活性材料的量最多。该技术还允许使用许多吸附剂(可能是除碳之外的吸附剂)来填充单独一个层。含吸附剂的层可容易地制成吸附剂负载密度超过0.45g/cc的吸附剂密度。采用PTFE作为吸附芯的粘结剂材料赋予了许多额外的优点。PTFE是一种不起毛、非产气的惰性粘结剂，能有效减少制造期间和滤器寿命过程中吸附剂材料的粉尘。此外，该材料的工艺优点包括能够制备相对较薄、高度负载的材料，根据美国专利4,985,296，可产生宽片材，然后切割成所需的最终宽度。以这种方式，可制备用于非常薄的薄断面吸附滤器的薄吸附芯。也可使吸附芯成形以包含凹槽、隆起或其他特征，或者可包括邻近底部、顶部或侧面的可渗透层。这种凹槽或可渗透层能使空气和污染物更容易扩散通过凹槽或可渗透层到达吸附芯层而有助于更快的吸附速率。比如在吸附通气滤器中，在设计成允许滤过的气流进入驱动器的各部分中，这些特征也有助于降低气流阻力。PTFE/吸附剂复合物可制成厚度从小于0.001"到等于或大于0.400"。这就赋予成品滤器厚度和吸附剂载量极大的灵活性。此外，多模态装填和物理压縮可获得接近80-95%真密度的吸附剂密度，使得每单位体积可装填最多吸附剂材料。与诸如丙烯酸类、熔融塑料树脂等其他粘结剂不同，PTFE不会堵塞吸附孔或降低吸附性能。化学吸附剂(例如，高锰酸钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸钙、硫酸钙或用于清除气态污染物的其他盐或反应物，这取决于需要去除的已知污染物)；粉末化金属；离子交换材料；催化填充剂；以及这些材料中的一些的混合物可加入本发明的改良吸附剂中，以增加在酸气或其它不良蒸气方面额外的吸附性能。对于一些应用，可能希望采用多层吸附剂材料，每层包含不同的吸附剂或吸附剂掺混物，从而在污染物通过滤器时选择性地去除不同的污染物。在采用本发明的滤器的各个实施方式中，吸附滤器可构建成事实上任何所需的尺寸。即使用于磁盘驱动器内，尺寸也可随驱动器的形状因素以及放置该滤器的空间大小显著变化。用于3.5"磁盘驱动器的滤器通常较大，因为12它们不仅具有更多的可利用空间，而且需要控制较大的密封环境，而较小的驱动器常常要求较小的部件。本文所述的吸附制品能够在任何尺寸的驱动器或任何尺寸的闭合件中使用。采用官能化碳的滤器可置于磁盘驱动器内的各个位置。磁盘驱动器内建议安装采用改良吸附剂的滤器的位置包括磁存储盘附近、下方或上方，读/写头的斜坡加载附近，或者电枢附近，只要其不对操作造成机械妨碍即可。滤器也可放置在用于容纳滤器的插槽或其他结构内的小区域中。滤器可通过粘合剂层13附连于磁盘驱动器。粘合剂层13必须具有足够高的剥离强度以承受预计应用，并在某些应用中满足温度和溶剂耐受性，FDA批准的要求以及低产气要求。典型的低产气规定在ASTME-595-84规定中是占总质量损失小于1%，占收集的挥发性可浓縮材料小于0.1%。因此，一方面，本发明采用施加于厚0.002"(0.0050cm)的聚合物膜第一侧的一层厚0.0015"(0.0037cm)的永久性丙烯酸类压敏粘合剂，和施加于该膜第二侧的第二层厚0.0015"(0.0037cm)的永久性丙烯酸类压敏粘合剂。后者粘合剂接触过滤材料和吸附剂；第一粘合剂用于连接两半滤器组件或各层滤器组件，或者将其附连于闭合件。一种可选的实施方式可采用仅仅一层转移粘合剂。在该实施方式中，粘合剂同时用作安装吸附剂的基层以及将滤器附连于闭合件的粘合剂。这些粘合剂通常应具有中等到高的剥离强度，PSTC#1(FTMI)测定超过20盎司/英寸。合适的粘合剂是从许多来源购得的。图2所示滤器是吸附通气滤器。它具有穿过粘合剂层13的通孔15，通孔15位于驱动器外壳14中的通孔16的上方，使得空气可穿过滤器进出驱动器以助于平衡由于热梯度或驱动器的机械操作及其自旋记录磁盘导致驱动器中产生的压力差。任选地，通过在粘合剂层内提供通道而将扩散管结合到吸附通气滤器中。图3A和3B分别描绘了可采用本发明官能化吸附剂的吸附盒和吸附通气盒。盒20的外壳22可以是任何可模塑或可组装的材料。外壳的典型材料是可模塑的聚碳酸酯，不过也可使用一些碳填充的材料。滤器盖21密封于盒以容纳吸附材料23。滤器盖可以是膜或者膜与其它材料层相互层压或附连形成的叠层膜，所述其它材料例如但不限于非织造、织造或稀洋纱型材料。这种结构的叠层膜可从WL戈尔联合公司作为实验用滤器的过滤介质购得。官能化吸附剂在盒内可以是许多形式。一方面，盒内填充粉末或微粒形式的吸附剂。另一方面，吸附剂粘合于或填充在基质材料中。又一方面，吸附剂与粘结剂掺混后制成片状吸附剂。压片可增加每单位体积吸附剂的密度，通常吸附剂密度为0.7g/cc。但最终片剂密度也取决于基础吸附剂的密度，一些片剂密度可能不超过0.5gm/cc。图3B在盒20中增加通孔24，使得延伸结合的通孔24与驱动器壁中的通孔对齐而使驱动器内部与驱动器外部之间的气流达到压力平衡。图4A和4B分别描绘了吸附剂再循环滤器30的另一种滤器形式的俯视图和截面图。含有官能化吸附剂的吸附层32可以是填充材料或如上所述附连吸附剂的材料。通常，密封边缘31将各滤器层密封在一起。各滤器层如图4B所示，具有稀洋纱外层33(—层或多层)，过滤层34(—层或多层)和含吸附剂的层32(—层或多层)。过滤层34可以是任何过滤材料或材料集合。优选的过滤材料是驻极体过滤材料。稀洋纱外层33通常用于容纳纤维材料的纤维，帮助容纳吸附剂层的吸附剂，以及帮助焊接和维持滤器形状和构造。通常，外层可以是从许多已知的非织造材料供应商处获得的聚酯纺丝粘结点粘结材料。其他材料可以是来自各种塑料材料的挤出材料，例如但不限于聚酯、聚丙烯或聚乙烯。图5描绘了硬盘驱动器的截面草图，该驱动器具有采用类似于图2所示本发明实施方式的滤器10。还显示了存储盘40、记录头41以及使记录头保持和定位在旋转的存储介质上方的电枢42。测试方法通常采用两种标准来评价磁盘驱动器中吸附剂的性能。一种标准是湿气等温线，另一种是在0。/。RH和30。C的恒定条件下低浓度有机物蒸气如三甲基戊烷("TMP")的容量。绘制湿气等温线和确定低浓度有机物的容量的方法如下所述。此外，还描述了定量活性碳中官能性端基的一些方法。还简要描述了确定材料(例如活性碳)中元素含量的方法。水蒸气重量吸附/解吸试验用基于微量天平的水蒸气吸附解吸分析仪(佛罗里达州奥兰多的VTI公司(VTICorporation,Orlando,FL))绘制湿气等温线。分析仪测量恒温下水分吸附容量与相对湿度(RH)水平间的关系，并产生湿气吸附/解吸等温线。使吸附剂样品暴露于恒温下各种RH水平，用高精度微量天平监测并记录水蒸气吸附/解吸导致的样品重量变化。如图6所示，分析仪包括5个部件流量控制装置控制水蒸气和载气(空气或氮气)流量，使得在所期望的总流速下有所期望的水蒸气浓度(RH)传递至样品室；配备有水夹套和内部加热器的黄铜样品室，为吸附剂样品提供恒定水蒸气浓度和恒定温度环境；微量天平，用于测量吸附/解吸过程期间吸附剂样品的重量变化；水浴，提供恒温水以流过样品室；PC和软件，用于控制气流、RH和记录微量天平的数据。将样品手动加载到样品架内并传送至样品室。在干空气环境下将样品加热至105'C以去除湿气，然后冷却至25t:。将具有预设RH水平的气流引入样品室以开始吸附/解吸步骤。每一步，监测并记录样品重量。记录平衡样品重量以及RH水平，用于计算水蒸气吸附/解吸等温线。如本文所用，中等RH时的湿气容量是指25%-45%RH时吸附剂的湿气容量，以吸附剂样品的重量百分比表示。计算中等RH时的湿气容量，以45%RH、25'C时吸附的水分重量百分比减去25%RH、25'C时吸附的水分重量百分比表示。有机物蒸气重量吸附测量系统用图7示意性描绘的系统测定吸附低浓度有机物蒸气的能力。该系统包括5个部件l)流量控制器，2)样品室，3)微量天平，4沐浴，和5)数据采集器。通过以下方式测定静止条件即恒定气体/蒸气浓度而没有明显气流的条件下，吸附剂的吸附"摄取"曲线。该方法中使用的有机物蒸气是30°C、0%RH的25wppm的三甲基戊烷(TMP)。将由TMP蒸气和载气(空气或氮气)组成的测试气流以所期望的总流速传送至样品室，实现传递所期望的蒸气浓度。配备有水夹套的样品室提供恒定温度，流量控制器提供室内恒定的蒸气浓度。水浴提供恒定温度的水以流过样品室的水夹套。控制流速，使得通过样品室的线性流速非常小(小于1.0毫米/秒)以模拟静止条件。使用微量天平监测吸附期间吸附剂样品的重量变化。使用PC和软件记录微量天平的数据。将样品加载到样品架内并置于样品室中。用干燥载气吹扫样品室直到样品重量达到平衡且样品干燥。天平调零后，开始测试气体流，自动开始数据采集。当样品重量达到平衡时，测试完成。如本文所用，TMP容量是当碳在30°C、0%RH条件下暴露于25wppmTMP时吸附到碳样品上的TMP的量，以碳样品的重量百分比表示。勃姆滴定方法采用勃姆滴定测定活性碳表面上官能团的数量并估计活性碳的酸性和碱性性质。该方法是基于碳酸性和碱性中心的酸/碱滴定。将需要分析的活性碳放置在干净、干燥试管中进行实验，并制备0.05当量各种氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(Na2C03)、碳酸氢钠(NaHN03)和盐酸(HCl)的溶液。样品制备中还使用去离子水。然后，0.05当量NaOH和0.02当量H2S04进一步用于滴定。1)将需要分析的活性碳样品彻底洗涤几次直到洗涤液不含易于从活性碳去除的水溶性物质。消耗一段时间，从碳样品提取所有外来的水溶性盐、粘结剂等。这种做法消除了由于常用于改善酸气吸附而可能对碳进行盐处理所导致的误差。2)碳上残留的水应不含残留的盐。因此，在0。^RH条件下干燥碳样品以去除活性碳上的所有湿气。然后测定不含湿气的碳重量。3)在四个50毫升试管的每一个中放置需要分析的一克碳。在第一个试管中加入50毫升0.05当量氢氧化钠的溶液。在第二个试管中加入50毫升0.05当量碳酸钠的溶液。在第三个试管中加入50毫升0.05当量碳酸氢钠的溶液。在第四个试管中加入50毫升0.05当量盐酸溶液。4)然后分别密封四个试管并在室温下搅拌24小时。5)使来自前三个试管的样品各自过滤通过0.2微米的AUTOVIAL(来自Whatman)。然后，从各个经过滤处理的溶液(氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠)中取5毫升移入另一个干净试管中。过量碱用0.02当量硫酸溶液中合，用PH计确定终点pH4.5。(一种这样的PH计是费氏科学公司(FischerScientific)提供的AccumetXL50。)用10毫升滴定管(刻度0.05毫升)测定该次滴定所需加入的酸量。6)使来自第四个试管的样品(盐酸)也过滤通过0.2微米AUTOVIAL(来自Whatman)。取5毫升经过滤处理的盐酸样品置于干净试管中，过量酸用0.05当量的氢氧化钠溶液中和，再用pH计确定终点pH8.2。用10毫升滴定管(刻度0.05毫升)测定该次滴定所需加入的碱量。7)还进行去离子水的空白滴定以校正任何背景误差。8)计算酸性位点的数量a.当量浓度乘以步骤3中加入的溶液重量计算初始毫当量/瓶。b.从步骤5中样品滴定期间加入的溶液的量减去步骤7中空白滴定期间加入的溶液的量，将该量除以等分试样的量并将所得结果乘以步骤5中滴定期间加入的溶液当量浓度，计算毫当量/克。c.然后将以上步骤b)中计算的毫当量/克乘积乘以步骤3中加入的溶液重量，计算最终毫当量/瓶。d.然后从以上步骤a)中计算的初始毫当量/瓶减去步骤c)中计算的最终毫当量/瓶，将所得结果除以步骤3中的样品用量，然后乘以100，计算样品的毫当量/100克。e.对步骤5中使用的所有三个试管进行上述计算。9)以类似方式计算步骤6中所用试管的碱性位点的数量。10)测试结果记录为毫当量/100克活性碳样品。毫当量是毫克当量重量或以毫克表示的当量重量的縮写，推荐用作国际单位。元素分析方法可釆用元素分析来定量官能性端基，以碳重量的百分比表示。如本文所用，样品重量百分比表示除以样品总质量乘以100的非碳官能元素的重量。不考虑支撑载体、粘结剂、盐和其他非共价结合添加剂的重量。用Galbraith实验室方法ME-ll修订第15号进行元素分析。使用来自密西根州圣约瑟的LECO公司(LECOCorporation,St.JosephMichigan)的LECOCHN2000分析仪。该分析仪使样品(通常约200毫克)在IOO(TC氧气中燃烧，分别将元素碳、氢和氮转化为C02、H20、&和NOx。这些气体通过测定碳和氮含量的红外池以及测定N2的热导池。基于200毫克的样品大小获得的碳范围为0.01%-100°/。，氢范围为0.01%-50%，氮范围为0.01%-50%。对于难以燃烧的样品，可加入锡粉末或五氧化二钒(V205)。事先并且与样品一起分析合适的校准样品和空白以验证准确性，如供应商手册和说明书中描述。校准样品应是NIST-可追溯的，例如NIST-可追溯的乙酰苯胺(NISTSRM141C)，其中包含71.09%碳、6.71%氢和10.36%氮。也应适当分析对照或参比样品，例如上述乙酰苯胺或其他材料如乙二胺四乙酸(EDTA)。采用PerkinElmer240元素分析仪(氧气修饰公司(OxygenModification)),用Galbraith实验室方法E8-3修订8分析氧。样品(1.0-2.5毫克)在镀铂碳上、在氦气流中、以100(TC发生热解，产生CO，氧化铜(II)使CO转化为C02。热导检测仪进行测定，微处理器计算样品02含量，以手动输入重量的重量百分比表示。乙酰苯胺用作校准标准和对照参比以验证数据准确性。并且，如果存在足量的某些化学物质，则需要其他方法获得准确结果。该方法可参见来自曼彻斯特韦尔兹利PE公司(PerkinElmerCorporation,WellesleyMassachusetts)的240型元素分析仪的说明手册，以及1980年出版的S.BanceZ)e^vm'm'"g￡/emewtoOow;w(实践有机微量分析手册确定元素和基团的推荐方法)。氟、溴和氯以及其他元素可通过这些和其他已知方法进行分析。例如，用ASTM1179，测试方法BD3761ModISE测定氟，Galbraith方法E35-2用于测定溴官能性端基，氟则采用Galbm他方法E9-l测定。实施例不希望限制本发明的范围，以下实施例阐述了本发明的制备和使用过程。实施例1部品号为3042的活性碳得自卡格碳公司(CalgonCarbonCorporation)。对100克碳进行进一步处理以实现碳表面上具有含氧官能性端基，处理过程包括用560克过硫酸铵和IOO毫升硫酸在1000水中形成的溶液浸泡活性碳2小时，然后冲洗多次去除碳上的残留溶液并干燥。用去离子水洗涤或冲洗直到去除碳上残留的试剂。用元素分析和勃姆滴定测定，得到结果17.6重量％氧和175.3毫当量/100克总酸性基团。也进行水重量吸附和有机物蒸气重量吸附测试，得到结果25%朋-45%朋的湿气容量为17.2重量％，TMP容量为20.9重量％。该过程有益地比较了过去在磁盘驱动器中使用的吸附剂。表l比较了实施例1和现有磁盘驱动器中使用的一些比较吸附剂的性能。表1样品TMP容量(重量％)&0容量25%-45%RH(重量％)H20容量25%-45%RH(g/cc)本发明实施例120.917.20.0946对比例126.760.0112对比例24.57.90.0079对比例322.86.50.026对比例420.99.50.0428实施例2吸附超VAF100购自上海第一活性碳纤维有限公司(中国上海，200436)。元素分析和勃姆滴定结果是11.39重量％氧和77.4毫当量/100克总酸性基团。根据所述水蒸气重量吸附和有机物蒸气重量吸附测试测定吸附剂，结果是25%RH-45%RH的湿气容量为22.2重量％，TMP容量为23.8重量％。表2反映了中等RH时实施例以及从市售磁盘驱动器取出的吸附装置的19湿气容量。表2还表明，与已知吸附装置相比，实施例的含氧量和酸性增加。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>实施例3制备的吸附组件具有以下特征在厚0.003英寸的聚酯膜两侧涂覆粘合剂。粘合剂是厚0.0015英寸的高温丙烯酸类压敏粘合剂。这种双侧粘合剂结构得自宾夕法尼亚州格林洛克的粘合剂研究公司(AdhesivesResearchCompany，GlennRockPennsylvania)。制备80重量％活性碳和20重量。/。PTFE吸附芯。该材料混合物是根据美国专利第4,985,296号所述方法的共凝结物。然后将该材料搓成面团，并用金属擀面杖滚压成厚约350密耳、长5英寸、宽3英寸的厚片。将该片材加热至60°C，然后连续八次交叉压延成带。所有向下滚压的速度约为每分钟1.52米。前两次滚压采用辊隙设置150密耳，第一次沿x轴，然后沿y轴。第三和第四次滚压采用辊隙设置100密耳，同样先沿x轴，然后沿y轴。后面两次同样沿x和y方向的滚压采用辊隙设置50密耳，最后两次同样沿x和y方向的滚压采用辊隙设置20密耳。所得带的厚度约90密耳，可以有一定的压縮记忆效应。将带的边缘修整成5英寸X6英寸，放置到180'C烘箱中20分钟，10分钟后翻个身。吸附带的最终密度为0.453g/cc，或碳密度为0.362g/cc。采用实施例2的原料碳数据的吸附剂性能数据，计算填充带的吸附性能中等RH时预测的湿气容量为0.0955g/c，95%RH时为0.2365g/cc。计算的TMP容量为0.1023g/cc。表3显示了以实施例3的填充带的体积为基准计，以及在已知的用于磁盘驱动器的装置中测定的碳的计算的湿气和TMP性能。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>吸附片的制备采用实施例2的研磨碳和20%羟丙基纤维素粘结剂，用手动压片机将混合物压制成尺寸为0.312"乂0.25"乂0.060"的矩形压制片。元素分析和勃姆滴定结果是以碳重量计11.3重量％的氧，和77毫当量/100克总酸性基团。根据所述水重量吸附剂测试测定吸附片，结果是以碳重量计，25%RH-45%RH时的湿气容量为22.2重量％。实施例5-16:制备了一些官能化碳的实施例，各自具有不同的处理时间、温度和过硫酸铵浓度的组合。用不同量的过硫酸铵的水溶液处理50克实施例1的RMS原料碳，处理持续各种时间，在各种温度条件下进行，通过首先置于25°C、25XRH室中然后置于25°C、45%RH室中的干燥样品之间的重量差异，确定在45XRH和25XRH时的吸附容量差异，其中每次称重前使各室进行平衡调理。也测定含氧量。将过硫酸铵加入控温1升反应釜的去离子水中。搅拌溶液的同时，缓慢加入碳。周期性记录温度以监测放热反应导致的温度增加。根据每种样品的反应时间(如下所示)，样品首先过滤通过布氏漏斗，用约600毫升去离子水淋21洗。然后将经过滤处理的碳转移到烧杯中。将约400毫升去离子水加入烧杯中，用磁力搅拌器搅拌15分钟后，从搅拌板上取下烧杯，使碳沉降。一旦碳沉降，立刻倾析去除静止液体。重复淋洗过程两次，总共三次淋洗，然后再将400毫升水加入烧杯中，静置浸泡至少24小时。24小时后，倾析去除静置液体，类似于上述淋洗步骤再一次淋洗碳。然后用约600毫升去离子水使材料再次过滤通过布氏漏斗。然后将碳置于IO(TC的对流烘箱中干燥至少24小时。表4涉及这些样品的时间、温度、浓度、湿气吸附重量差和含氧量。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>实施例17-18:在进一步的实施例中，改变时间、温度和过氧化物浓度等处理参数。用不同量的过氧化物水溶液处理50克实施例1的RMS原料碳，处理持续时间和温度条件各不相同。用以上实施例中所述方法制备样品。然而，实施例17和18中使用的试剂是过氧化物。最初使用的过氧化物溶液是35重量％过氧化物的水溶液。将去离子水与35重量％溶液混合进行稀释。测定含氧量。采用重量分析测定45%RH-25%RH的吸附容量。对首先置于25°C、25%RH室然后置于25°C、45%RH室中的各干燥样品间的差异进行测定，称重前每个室中进行平衡调理。表5涉及时间、温度、浓度、重量差和含氧量水平。表5时间(小时)温度(。C)重量％H202溶液25%RH-45%RH的湿气容量(重量％)含氧量(重量％)勃姆滴定NaOH(毫当量/100克)实施例171253519.4311.8653.51实施例182253517.768.32N/A虽然本文阐述和描述了本发明的具体实施方式，但本发明并不限于这些阐述和描述。可采用许多方式产生具有官能性端基的碳。例如，可用臭氧、硝酸、过硫酸钠、硫酸、高锰酸钾处理活性碳而加入官能性端基。并且，可通过适当选择前体材料和活化工艺产生具有官能性端基的碳，使官能团在活化期间或活化之后形成。应理解，可以结合各种改变和改进，这些改变和改进可作为落在所附权利要求书范围内的本发明一部分而体现。权利要求1.一种包含碳吸附剂的用于磁盘驱动器的吸附制品，所述碳吸附剂具有含氧官能性端基，使得所述碳吸附剂包含至少约13.5重量％的氧。2.如权利要求1所述的吸附制品，其特征在于，所述碳吸附剂包含至少15.0重量％的氧。3.如权利要求1所述的吸附制品，其特征在于，所述官能性端基选自下组酸酐、羧基、羰基、羧酸、酚、醌、醚和内酯。4.如权利要求1所述的吸附制品，其特征在于，所述官能性端基共价结合于碳吸附剂，使得所述端基赋予所述碳吸附剂以新的化学官能性。5.如权利要求1所述的吸附制品，其特征在于，所述碳吸附剂是选自下组的形式片状、填充带吸附剂嵌合织物、吸附剂珠粒和吸附剂细粒。6.—种包含碳吸附剂的用于磁盘驱动器的吸附制品，所述碳吸附剂具有官能性端基，使得所述碳吸附剂包含至少约6.0重量％选自下组的元素氮、硫、磷、溴、氯和氟。7.如权利要求6所述的吸附制品，其特征在于，所述官能性端基选自下组胺、磷酸盐/酯、硫酸盐/酯、氯化物、氟化物。8.—种包含碳吸附剂的用于磁盘驱动器的吸附制品，根据勃姆滴定测定，所述碳吸附剂的总酸度大于约40毫当量/100克。9.如权利要求8所述的吸附制品，其特征在于，根据勃姆滴定测定，所述碳吸附剂的总酸度大于约50毫当量/100克。10.如权利要求8所述的吸附制品，其特征在于，根据勃姆滴定测定，所述碳吸附剂的总酸度大于约70毫当量/100克。11.如权利要求8所述的吸附制品，其特征在于，根据勃姆滴定测定，所述碳吸附剂的总酸度大于90毫当量/100克。12.—种包含碳吸附剂的用于磁盘驱动器的吸附装置，所述碳吸附剂被适配成在中等RH条件下的湿气容量超过14%。13.如权利要求12所述的吸附装置，其特征在于，所述碳吸附剂被适配成在中等RH条件下的湿气容量超过17%。14.如权利要求12所述的吸附装置，其特征在于，所述碳吸附剂被适配成在中等RH条件下的湿气容量超过20%。15.—种包含碳吸附剂的用于磁盘驱动器的吸附装置，所述碳吸附剂被适配成能够吸附湿气，使得所述吸附装置在中等RH条件下每立方厘米吸附装置体积能够吸附至少0.08克水。16.如权利要求15所述的吸附装置，其特征在于，所述碳吸附剂被适配成在中等RH条件下每立方厘米吸附装置体积能够吸附至少0.10克水。17.—种包含碳吸附剂的用于磁盘驱动器的吸附装置，所述碳吸附剂被适配成在中等RH条件下吸附剂的湿气容量至少为14%，TMP容量至少约为17.5重量％。全文摘要一种用于磁盘驱动器的改良的活性碳吸附剂，其在25％RH-45％RH间的湿气吸附容量提高或增加，同时任选地维持95％RH时优良的有机物蒸气、酸气和湿气容量。文档编号G11B33/14GK101632127SQ200880007939公开日2010年1月20日申请日期2008年3月12日优先权日2007年3月13日发明者G·S·谢利,R·H·吉杜马尔,X·陆申请人:戈尔企业控股股份有限公司